出租汽車駕駛員生態(tài)駕駛行為培訓(xùn)方法
——以北京市為例

伍毅平，程 穎，劉 瑩，趙曉華，榮 建

(1.北京工業(yè)大學(xué)城市交通學(xué)院，北京100124；2.北京市交通行業(yè)節(jié)能減排中心，北京100073)

出租汽車駕駛員生態(tài)駕駛行為培訓(xùn)方法
——以北京市為例

伍毅平1，程 穎2，劉 瑩2，趙曉華1，榮 建1

(1.北京工業(yè)大學(xué)城市交通學(xué)院，北京100124；2.北京市交通行業(yè)節(jié)能減排中心，北京100073)

駕駛行為是影響機(jī)動(dòng)車能耗和尾氣排放的主要因素之一，生態(tài)駕駛行為已在眾多發(fā)達(dá)國(guó)家推廣實(shí)施，并取得顯著的節(jié)能減排效益。選取北京市同一車型的60名出租汽車駕駛員實(shí)施生態(tài)駕駛行為培訓(xùn)，利用OBD+北斗/GPS逐秒采集車輛油耗和運(yùn)行數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)比培訓(xùn)前后車輛平均百公里油耗改變量，明確生態(tài)駕駛培訓(xùn)的節(jié)能效果，形成面向出租汽車駕駛員行為矯正的生態(tài)駕駛培訓(xùn)方法。培訓(xùn)方案包括三種形式：基于培訓(xùn)手冊(cè)和宣傳視頻的靜態(tài)培訓(xùn)、基于駕駛模擬器的實(shí)操動(dòng)態(tài)培訓(xùn)、先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)的綜合培訓(xùn)。培訓(xùn)結(jié)果表明：生態(tài)駕駛行為培訓(xùn)平均降低車輛百公里油耗8.6%；對(duì)出租汽車駕駛員實(shí)施動(dòng)態(tài)生態(tài)駕駛培訓(xùn)更合理有效。由于車輛本身油耗的差異，生態(tài)駕駛行為培訓(xùn)對(duì)于改善公共交通、貨運(yùn)交通及長(zhǎng)途客運(yùn)汽車等行業(yè)的能耗現(xiàn)狀可能更為顯著。

節(jié)能減排；出租汽車；生態(tài)駕駛；駕駛培訓(xùn)；駕駛模擬器；行為矯正

0 引言

機(jī)動(dòng)車能耗和尾氣排放問(wèn)題一直是困擾城市交通健康、可持續(xù)發(fā)展的世界性難題[1]。以北京市為例，2012年交通領(lǐng)域能耗量占全市總能耗的25.2%；同時(shí)，機(jī)動(dòng)車排放的細(xì)顆粒物(PM 2.5)、氮氧化合物(NOx)和揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)分別占全市排放物總量的22.2%，58%和40%[2]。因此，大力實(shí)施機(jī)動(dòng)車節(jié)能減排工作，已成為各級(jí)政府的工作重點(diǎn)之一[3]。

影響汽車燃油消耗和尾氣排放的主要因素可以概括為三類：車輛技術(shù)、道路條件和駕駛水平[4]。研究發(fā)現(xiàn)，駕駛水平對(duì)車輛燃油經(jīng)濟(jì)性的影響范圍可達(dá)30%[4]。同時(shí)，相比其他兩種主要影響因素，從駕駛行為提升角度入手實(shí)施機(jī)動(dòng)車節(jié)能減排，具有風(fēng)險(xiǎn)小、易實(shí)施和成本效益最高的優(yōu)勢(shì)[5]。因此，早在20世紀(jì)末，發(fā)達(dá)國(guó)家便提出了生態(tài)駕駛理念：不進(jìn)行突然加(減)速、空踩油門以及長(zhǎng)時(shí)間怠速等駕駛行為，以更加經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的方式駕駛汽車[6]。隨后的研究表明，生態(tài)駕駛行為可使車輛燃油消耗降低10%～20%，同時(shí)還可使地面交通溫室氣體排放減少10%[7]。源于巨大的節(jié)能減排潛力，生態(tài)駕駛行為已在眾多發(fā)達(dá)國(guó)家推廣實(shí)施，并取得顯著的節(jié)能減排效益。

然而，由于生態(tài)駕駛行為近幾年才被引入中國(guó)，人們對(duì)這一駕車?yán)砟畹闹獣远炔⒉桓撸槍?duì)生態(tài)駕駛行為的研究結(jié)果和相關(guān)報(bào)道較為少見。由于駕駛?cè)藸顩r、駕車?yán)砟睢⑿熊嚟h(huán)境和車輛技術(shù)等方面的差異，生態(tài)駕駛在中國(guó)的發(fā)展?jié)摿蛯?shí)施方式可能存在不同。因此，有必要基于中國(guó)駕駛?cè)后w現(xiàn)狀，測(cè)試不同駕駛培訓(xùn)形式的節(jié)能減排潛力，形成面向不同駕駛?cè)后w的生態(tài)駕駛行為培訓(xùn)方案，進(jìn)而為促進(jìn)生態(tài)駕駛行為在中國(guó)的推廣實(shí)施奠定基礎(chǔ)。

本文選取北京市出租汽車行業(yè)為研究對(duì)象，一方面，作為城市交通系統(tǒng)的重要組成部分，出租汽車具有運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、運(yùn)營(yíng)覆蓋范圍廣、駕駛員職業(yè)化程度高等特點(diǎn)，對(duì)整個(gè)城市機(jī)動(dòng)車能耗和尾氣排放的影響不可忽視；另一方面，基于車載診斷系統(tǒng)(On-Board Diagnostic,OBD)+北斗/GPS數(shù)據(jù)采集終端，北京市交通行業(yè)節(jié)能減排中心已實(shí)現(xiàn)對(duì)全市范圍內(nèi)3 000多輛出租汽車運(yùn)行數(shù)據(jù)(位置、速度、油耗等)的逐秒動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，可為生態(tài)駕駛行為培訓(xùn)效果分析提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)支持。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h3>

通過(guò)實(shí)施出租汽車駕駛員生態(tài)駕駛行為培訓(xùn)，對(duì)比培訓(xùn)前后車輛能耗變化情況，分析生態(tài)駕駛行為培訓(xùn)效果，尋找不同培訓(xùn)手段對(duì)于降低車輛能耗的差異，形成適合出租汽車駕駛員的生態(tài)駕駛行為培訓(xùn)方法。

1.2 被試選取

為盡可能地減少車輛差異等隨機(jī)因素對(duì)培訓(xùn)效果的影響，通過(guò)北京市交通領(lǐng)域節(jié)能減排統(tǒng)計(jì)與監(jiān)測(cè)平臺(tái)對(duì)被試車輛進(jìn)行篩選，最終確定被試車輛類型為：現(xiàn)代伊蘭特車型，排量1.6 L，國(guó)IV排放標(biāo)準(zhǔn)，2013年上線，單班駕駛員。

為使樣本分布涵蓋不同車輛油耗等級(jí)，根據(jù)篩選后的被試車輛，首先按照車輛某一天實(shí)際運(yùn)行百公里油耗從高到低進(jìn)行排列，并將油耗劃分為高、中、低三檔。然后，針對(duì)分布在三個(gè)油耗檔次的車輛，分別隨機(jī)選取20輛，共獲得60輛車作為實(shí)驗(yàn)備用對(duì)象。

1.3 實(shí)驗(yàn)方案

根據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家提倡的生態(tài)駕駛行為操作指南[5]，結(jié)合出租汽車的運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)，制訂面向出租汽車駕駛員的生態(tài)駕駛行為培訓(xùn)內(nèi)容：以出租汽車一天的運(yùn)營(yíng)過(guò)程為線索，包括出發(fā)前做好準(zhǔn)備工作，駕駛過(guò)程中保持良好的駕駛行為習(xí)慣，特殊道路交通條件下采取正確的駕駛方式，收車后注意進(jìn)行車輛自檢，按時(shí)進(jìn)行專業(yè)車輛維修和保養(yǎng)等5個(gè)方面。

結(jié)合中國(guó)駕駛培訓(xùn)行業(yè)的實(shí)施現(xiàn)狀，出租汽車駕駛員生態(tài)駕駛行為培訓(xùn)方案共設(shè)計(jì)3種方式：

1）靜態(tài)培訓(xùn)：通過(guò)培訓(xùn)手冊(cè)、宣傳視頻對(duì)出租汽車駕駛員實(shí)施生態(tài)駕駛行為培訓(xùn)；

2）動(dòng)態(tài)培訓(xùn)：聘請(qǐng)專業(yè)汽車駕駛教練，基于駕駛模擬艙，對(duì)駕駛?cè)诉M(jìn)行生態(tài)駕駛行為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)操培訓(xùn)；

3）綜合培訓(xùn)：綜合上述兩種方式，對(duì)駕駛員實(shí)施先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)的綜合培訓(xùn)。

為對(duì)比不同培訓(xùn)手段的效果差異，共設(shè)置3個(gè)實(shí)驗(yàn)組：靜態(tài)培訓(xùn)組(T1)、動(dòng)態(tài)培訓(xùn)組(T2)和綜合培訓(xùn)組(T3)。將油耗不同檔的60輛車隨機(jī)分為3組，因此每個(gè)實(shí)驗(yàn)組共有20個(gè)測(cè)試樣本。實(shí)驗(yàn)總體方案見表1。

為獲得培訓(xùn)前后一致的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以培訓(xùn)前一天和培訓(xùn)后一天的車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)作為對(duì)比分析對(duì)象，并統(tǒng)一規(guī)定數(shù)據(jù)采集時(shí)間為08∶00—20∶00。

表1 出租汽車駕駛員生態(tài)駕駛行為培訓(xùn)方案Tab.1 Eco-driving training plan for taxidrivers

表2 駕駛模擬器有效性主觀評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.2 Subjectiveevaluation on the applicability of the driving simulator

圖1 車輛油耗數(shù)據(jù)采集設(shè)備Fig.1 Vehicle fuel consumption collection equipment

1.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)共涉及兩種設(shè)備：利用駕駛模擬器實(shí)施生態(tài)駕駛行為動(dòng)態(tài)培訓(xùn)；利用OBD+北斗/GPS數(shù)據(jù)采集終端實(shí)現(xiàn)車輛油耗采集。

1.4.1 駕駛模擬器

出租汽車駕駛員生態(tài)駕駛實(shí)操培訓(xùn)利用北京工業(yè)大學(xué)駕駛模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開展。該模擬器提供前方130°水平視野和40°垂直視野，能夠模擬和再現(xiàn)實(shí)車運(yùn)行環(huán)境。駕駛車輛為豐田Yaris手動(dòng)擋車型，能夠產(chǎn)生0～10Hz的振動(dòng)感。同時(shí)，模擬器具有音效模擬效果，能夠產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、車輛制動(dòng)、轉(zhuǎn)彎側(cè)滑等常見音效。模擬器以30 Hz的頻率記錄駕駛?cè)瞬倏匦袨閰?shù)(如加速或制動(dòng)踏板踩踏深度、方向盤轉(zhuǎn)角、檔位等)和車輛運(yùn)行參數(shù)(速度、加速度、側(cè)向位移等)。

在相關(guān)研究中，已有超過(guò)200名被試駕駛?cè)送ㄟ^(guò)主觀問(wèn)卷對(duì)該駕駛模擬器的有效性進(jìn)行評(píng)價(jià)[8-10]。評(píng)價(jià)項(xiàng)目包括模擬器方向盤、加速踏板、減速踏板、離合和擋位的操作真實(shí)感，以及車輛行駛過(guò)程中的速度真實(shí)感。評(píng)價(jià)采用打分制形式，1分為非常不真實(shí)，10分為非常真實(shí)。由評(píng)價(jià)結(jié)果可知，該模擬器具有實(shí)施駕駛行為相關(guān)研究的可靠性(見表2)。

1.4.2 OBD++北斗/GPS數(shù)據(jù)采集終端

設(shè)備外觀如圖1所示，具有北斗/GPS兼容定位、OBD(CAN總線)數(shù)據(jù)讀取、GPRS數(shù)據(jù)傳輸三大基本功能。其中北斗/GPS兼容定位具備自由切換、互相補(bǔ)償?shù)哪芰Γ籓BD數(shù)據(jù)讀取功能能夠逐秒讀取油耗、車速等數(shù)據(jù)；GPRS數(shù)據(jù)傳輸具備斷網(wǎng)續(xù)傳能力，保證上傳的數(shù)據(jù)不丟失，上傳數(shù)據(jù)時(shí)間間隔根據(jù)需求靈活定制等功能。其中，車輛瞬時(shí)油耗數(shù)據(jù)單位為0.01 L·h-1，車速單位為km·h-1。

2 數(shù)據(jù)分析結(jié)果

由于不同車輛的運(yùn)行里程和時(shí)間均存在一定的差異，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的一致性和可比性，對(duì)比指標(biāo)采用車輛百公里油耗，計(jì)算方法為：

式中：FC為車輛百公里油耗/(L·(100 km)-1)；i為數(shù)據(jù)采集時(shí)間/s，i=1,2,3,…,n;fci為車輛逐秒油耗/(0.01 L·h-1)；vi為車輛逐秒運(yùn)行速度/(km·h-1)。

根據(jù)公式(1)計(jì)算得到生態(tài)駕駛行為培訓(xùn)前后車輛平均油耗。培訓(xùn)前車輛平均油耗為10.00 L·(100 km)-1，培訓(xùn)后降低至9.14 L·(100 km)-1，平均降幅為8.6%。

進(jìn)一步計(jì)算得到不同培訓(xùn)方式的節(jié)油效果如圖2所示。對(duì)于不同培訓(xùn)方式，培訓(xùn)后的車輛百公里油耗均有明顯降低。節(jié)油效果由高到低依次為綜合培訓(xùn)、動(dòng)態(tài)培訓(xùn)和靜態(tài)培訓(xùn)，降幅分別為9.95%，9.78%，6.02%。綜合培訓(xùn)和動(dòng)態(tài)培訓(xùn)的效果顯著優(yōu)于靜態(tài)培訓(xùn)，但綜合培訓(xùn)和動(dòng)態(tài)培訓(xùn)之間的差異并不明顯。

圖2 不同培訓(xùn)方式效果對(duì)比Fig.2 Comparison among differenteco-driving trainingmethods

3 結(jié)論

研究選取北京市同一車型的60名出租汽車駕駛員實(shí)施生態(tài)駕駛行為培訓(xùn)，通過(guò)對(duì)比培訓(xùn)前后總體能耗差異和不同培訓(xùn)方式間的節(jié)能差異，形成面向行為矯正的出租汽車駕駛員生態(tài)駕駛行為培訓(xùn)方法。

培訓(xùn)前后車輛油耗對(duì)比分析結(jié)果顯示：生態(tài)駕駛行為培訓(xùn)平均降低車輛百公里油耗8.6%；不同培訓(xùn)方式的效果存在差別，按節(jié)油效果由高至低的順序依次為綜合培訓(xùn)(10.0%)、動(dòng)態(tài)培訓(xùn)(9.8%)、靜態(tài)培訓(xùn)(6.0%)。由此可知，實(shí)施出租汽車駕駛員生態(tài)駕駛行為培訓(xùn)具有明顯降低車輛油耗的效果。同時(shí)，不同培訓(xùn)方式間的節(jié)能效果存在顯著差別，對(duì)出租汽車駕駛員實(shí)施動(dòng)態(tài)形式的生態(tài)駕駛培訓(xùn)更加合理有效。

此外，由于出租汽車駕駛員職業(yè)性較強(qiáng)，受長(zhǎng)期駕駛習(xí)慣的影響，其改變駕駛行為的主觀意愿較弱。因此，相比之下，對(duì)私人小汽車駕駛?cè)藢?shí)施生態(tài)駕駛行為培訓(xùn)的節(jié)油效果可能更明顯。同時(shí)，由于車輛本身油耗的差異，相同的駕駛習(xí)慣在不同車型中體現(xiàn)出的能耗差異明顯不同，由此可以推測(cè)，生態(tài)駕駛行為培訓(xùn)對(duì)于改善公共交通、貨運(yùn)交通及長(zhǎng)途客運(yùn)汽車等行業(yè)的能耗現(xiàn)狀具有顯著價(jià)值。

國(guó)外已有研究表明，生態(tài)駕駛行為的培訓(xùn)效果會(huì)隨著時(shí)間的推移逐漸減弱[11]。本研究只對(duì)比培訓(xùn)前和培訓(xùn)后各一天的油耗數(shù)據(jù)，因此，本研究中涉及的培訓(xùn)效果只能代表生態(tài)駕駛行為節(jié)能效果的短期效益，其長(zhǎng)效性需進(jìn)一步探討。

[1]Chapman L.Transportand Climate Change∶A Review[J].Journal of Transport Geography,2007,15(15)∶354-367.

[2]北京市交通行業(yè)節(jié)能減排中心.交通節(jié)能減排簡(jiǎn)報(bào)[R].北京：北京市交通行業(yè)節(jié)能減排中心，2013.

[3]北京市人民政府辦公廳.北京市人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)《北京市2013—2017年清潔空氣行動(dòng)計(jì)劃重點(diǎn)任務(wù)分解》的通知[EB/OL].2013[2016-04-15].http∶//zhengwu.beijing.gov.cn/gzdt/gggs/t1322955.htm.

[4]白崤.汽車駕駛節(jié)能技術(shù)研究[D].長(zhǎng)安：長(zhǎng)安大學(xué)，2011.

[5]Luther R,Baas P.Eco-Driving Scoping Study[R].New Zealand∶AA Research Foundation,2011.

[6]M artin E,Chan N D,Shaheen SA.Understanding How Ecodriving Public Education Can Result in Reduced Fuel Use and Greenhouse Gas Em issions[J].Journal of the Transportation Research Board,2012,2287∶163-173.

[7]Barth M,Boriboomsomsin K.Energy and Emissions Impacts of a Freeway-Based Dynam ic Eco-Driving System[J].Transportation Research Part D∶Transport and Environment,2009,14(6)∶400-410.

[8]Wu Yiping,Zhao Xiaohua,Rong Jian,Ma Jianm ing.Effects of Chevron A lignment Signs on Driver Eye Movements,Driving Performance,and Stress[J].Transportation Research Record,2013,2365∶10-16.

[9]Zhao Xiaohua,Wu Yiping,Rong Jian,Ma Jianming.The Effect of Chevron Alignment Signs on Driver Performance on Horizontal Curves w ith Different Roadway Geometries[J].Accident Analysis and Prevention,2015,75∶226-235.

[10]Zhao Xiaohua,Wu Yiping,Rong Jian,Zhang Yunlong.Development of a Driving Simulator Based Eco-Driving Support System[J].Transportation Research Part C∶Emerging Technologies,2015,58∶631-641.

[11]W?hlberg AEA.Long-Term Effects of Training in Econom ical Driving∶Fuel Consumption,Accidents,Driver Acceleration Behavioral and Technical Feedback[J].International Journalof Industrial Ergonom ics,2007,37(4)∶333-343.

Eco-Driving Training for TaxiDrivers:ACase Study in Beijing

Wu Yiping1,Cheng Ying2,Liu Ying2,Zhao Xiaohua1,Rong Jian1
(1.College of Metropolitan Transportation,Beijing University of Technology,Beijing 100124,China;2.Beijing TransportEnergy&EnvironmentCentre,Beijing 100073,China)

∶As a key factor influencing vehicle fuel consumption and emissions,eco-driving method has been implemented in many developed countries and made a significant effect in energy conservation and em issions reduction.This study uses OBD and BeiDou/GPS devices to collect vehicle fuel consumption and operationaldata for60Beijing taxidriversw ith driving the same type of taxibefore and after Eco-driving training.The effectiveness of such a training is obtained by comparing the change of average fuel consumption.Three optim ized training method are further proposed,including static training model via brochure and video,dynam ic training via driving simulator,and an integrated trainingmethod of combing the above two.The results show that an average percentage of fuel consumption reduction after eco-driving training is8.6%,and dynamic eco driving training ismore effective to taxidrivers.Considering the change of fuel consumption among different types of vehicles,the effects of eco-driving training ismore significant to public transit,freight,and coach transport.

∶energy conservation and emissions reduction;taxi;eco-driving;driving training;driving simulator;behavioroptimization

∶

1672-5328（2016）06-0036-04

U491

A DOI∶10.13813/j.cn11-5141/u.2016.0606

2016-05-10

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“基于深度學(xué)習(xí)的生態(tài)駕駛行為判別模型及矯正方法研究”(61672067)、北京市朝陽(yáng)區(qū)2014年度協(xié)同創(chuàng)新項(xiàng)目“基于云計(jì)算的生態(tài)駕駛行為車載反饋裝置及培訓(xùn)平臺(tái)研發(fā)”(XC1406)

伍毅平(1990—)，男，四川南江人，在讀博士研究生，主要研究方向：駕駛行為和交通安全。E-mail∶wuyiping@emails.bjut.edu.cn